U U0
U®m
I®m Ingm
0
Hình 2.4 Đặc tính ngoài máy phát một chiều
Iư I®
m
I Ikt
0
Ikt®
m
Ikt
Hình 2.5 đặc tính ngoài máy phát một chiều
Máy phát kích từ song song là máy phát tự kích, dòng kích từ được lấy từ phần ứng. Trên H.2.6 biểu diễn sơ đồ máy phát tự kích.
a. Điều kiện tự kích của máy kích từ song song.
Để máy phát kích từ song song tạo ra điện áp trên trụ đấu dây, cần thoả mãn những điều kiện sau đây:
- Máy phát phải có từ dư
- Cuộn kích từ phải nối sao cho khi có dòng điện chạy qua sẽ sinh ra một từ thông cùng chiều với từ dư.
- Điện trở mạch kích từ phải nhỏ hơn một giá trị nhất định Rth (điện trở tới hạn).
Điều kiện 1 và 2 khá rõ, không cần giải thích thêm. Ta sẽ giải thích kỹ điều kiện thứ 3.
Dùng máy lai quay rôto với tốc độ n, do có từ dư nên trong cuộn dây xuất hiện một sđđ . Vì mạch kích từ kín nên dòng kích từ chạy qua cuộn kích từ tạo ra từ thông cùng chiều từ dư, làm cho từ trường máy tăng lên, sđđ cảm ứng tăng lên, dòng kích từ tăng lên, quá trình đó sẽ kết thúc khi điện áp trên trụ đấu dây xuất hiện giá trị định mức. Khi điện áp máy phát đạt giá trị định mức, mới tải máy phát. Điều này không phải lúc nào cũng xảy ra, thật vậy:
Ở mạch kích từ ta có phương trình:
Ikt
Wkt
Rp
A
V I
P Rt¶i
A
Hình 2.6 Máy phát kích từ song song
gh
Ikt0 U0
U U=RktIk
A t
0
Hình 2.7. Điều kiện tự kích mát phát kích từ song song
2 1
dt ) i.
L ( R d i
U0 kt kt kt kt (2.8)
hay dt
) i.
L ( R d
i
U0 kt kt kt kt
Trong đó: U0 - điện áp xuất hiện trên 2 đầu dây mạch kích từ; Rkt = Rđc = R (R- điện trở cuộn kích từ; Lkt- độ tự cảm mạch kích từ. Nếu Rkt = const thì iktRkt là một đường thẳng có góc nghiêng xác định bằng biểu thức:(hình 2.7 ).
Kt kt
kt
kt R
I R
tg I (2.9)
Cứ mỗi một giá trị Rkt ta có một đường thẳng. Trên hình 2..7 đường 2 là đặc tính không tải. Khoảng cách giữa 2 đường này là đại lượng
dt
Lkt dikt . Khi ikt = 0 thì Eư = Edư. Đại lượng
dt
Lkt dikt biểu diễn cường độ kích từ máy điện.
Khi 0
dt
Lkt dikt thì U0 = IktRkt , quá trình tự kích máy kết thúc.
Như vậy giao điểm của đường 1 và 2 xác định điện áp ra của máy phát tự kích. Khi tăng Rkt điểm cắt của 2 đường lùi dần xuống gốc toạ độ. Ở một giá trị Rkt nào đó đường RktIkt tiếp tuyến với đặc tính không tải. Quá trình tự kích không thực hiện được vì điện áp trên cực máy phát quá nhỏ (hình 2.7). Điện trở gây cho đường IktRkt tiếp tuyến với đặc tính không tải gọi là điện trở tới hạn (Rth). Như vậy để quá trình tự kích thực hiện được thì điện trở mạch kích từ phải nhỏ hơn điện trở tới hạn. Ở máy phát tự kích khi không tự kích được có thể vì những lý do sau đây:
- Mất từ dư (phải mồi từ).
- Quay không đúng chiều quay - Cuộn kích từ đấu không đúng.
- Cuộn kích từ bị đứt hoặc điện trở mạch kích từ quá lớn.
b.Đặc tính không tải
Vì không thể đổi chiều dòng kích từ nên đường đặc tính không tải tức là đường E0 = f(ikt) khi Iư = 0, n = nđm chỉ có 1 nửa (hình 2.8) và bắt đầu từ Edư.
c. Đặc tớnh tải:
Đặc tớnh tải của mỏy phỏt kớch từ song song giốn như ở mỏy phỏt kớch từ độc lập.
d. Đặc tớnh ngoài
Do dũng kớch từ ở mỏy phỏt kớch từ song song phụ thuộc vào điện ỏp phần ứng, do đú điều kiện Ikt=const khụng đảm bảo vỡ vậy đặc tớnh ngoài ở mỏy kớch từ song song là mối quan hệ hàm giữa điện ỏp trờn trụ đấu dõy với dũng tải khi Rkt=const và n = nđm. Tức là:
U = f(Iư) khi Rkt = const, n = nđm
Sơ đồ thớ nghiệm ở hỡnh 1.13. Đặc tớnh biểu diễn ở hỡnh 2.9.
Ta thấy đặc tớnh xuất phỏt từ điểm E0, khi dũng tải tăng, điện ỏp trờn trụ đấu dõy giảm, khi dũng điện tăng tới dũng cực đại (Iưmax), thỡ mặc dầu điện trở mạch ngoài tiếp tục giảm nhưng dũng khụng thể tăng được. Cho tới khi điện ỏp ở tải bằng khụng (ngắn mạch) dũng ngắn mạch lỳc này nhỏ hơn dũng định mức và xỏc định bằng:
t
d-R
Ingm E (2.10)
Điều này cú thể giải thớch như sau: Khi dũng tải cũn nhỏ, p.ư.p.ư chưa đúng vai trũ lớn, nờn khi tải tăng điện ỏp trờn trụ đấu dõy giảm chủ yếu là do sụt ỏp ở điện trở Rtải (U = Eư – IưRtải). Khi dũng tải đạt một giỏ trị nhất định (Iưmax) thỡ p.ư.p.ư bõy giờ giữ vai trũ chủ đạo. Khi tăng dũng tải, mỏy đó bóo hoà (dũng kớch từ lớn) p.ư.p.ư làm cho điện ỏp giảm. Điện ỏp giảm, dũng kớch từ giảm dẫn đến E0 giảm làm cho Iư giảm. Khi U = 0 (ngắn mạch) thỡ Ikt = 0, mỏy lỳc này chỉ cũn từ dư (Edư) nờn dũng ngắn mạch xỏc định bằng (2.10). Đặc tớnh trờn hỡnh 2.10 là đặc tớnh lấy được khi điện ỏp U và dũng điện Iư thay đổi từ từ.
Trong thực tế khai thỏc, ngắn mạch xảy ra đột ngột. Nhưng từ thụng khụng thể thay đổi đột ngột mà phải sau một thời gian (0,1 0,2 giõy). Trong thời gian đú
U
I0
0
Hỡnh 2.8 đặc tớnh khụng tải mỏy phỏt kớch từ song song
Imax
Kích từ độc lập
Ingm Iđm
I U
Hỡnh 2.9 Đặc tớnh ngoài của mỏy phỏt điện song song
dòng điện ngắn mạch tăng từ 8 – 12 lần dòng định mức, sau đó giảm đi rất nhanh (do từ thông giảm, hình 2.10).
Ở máy phát kích từ song song có U R i U
Kt
kt , nghĩa là tỷ lệ với điện áp trên trụ đấu dây.
e. Đặc tính điều chỉnh:
Đặc tyính điều chỉnh là mối quan hệ hàm giữa dòng kích từ với dòng tải khi giữ cho U=const, n=const=nđm tức là:
Ikt = f(Iư), với U = const, n= nđm.
Đặc tính này giống với đặc tính điều chỉnh của máy kích từ độc lập nếu ta bỏ qua sự khác nhau giữa dòng chạy trong rôto và dòng tải ở 2 loại máy này.
Ở máy độc lập dòng rôto và dòng tải là 1, còn ở máy kích từ song song thì dòng rôto lớn hơn dòng tải một đại lượng là dòng kích từ.